Модифіковане свердло ударно-імпульсного обертання

1. Модифіковане свердло ударно-імпульсного обертання, що складається з корпусу, гідро- або пнемоприводу, храпового механізму, канатного обертача з тяговим і опорним кільцями, що з'єднаний з маховиком-ударником, патрона зі вставленою в нього буровою штангою, яке відрізняється тим, що воно оснащене гідро- або пневмоциліндром односторонньої дії, шток якого сумісно з ва 3 зусилля подачі свердла, отже, зменшує витрати енергії і підвищує швидкість буріння шпурів у породах середньої міцності. Поставлене завдання досягається тим, що в модифікованому свердлі ударно-імпульсного обертання, що складається з корпусу, гідро- або пменвмопривода, храпового механізму, канатного обертача з тяговим та опорним кільцями, який з'єднаний з маховиком-ударником, патрона зі вставленою буровою штангою, згідно з винаходом, свердло оснащене гідро- або пневмоциліндром односторонньої дії, шток якого сумісно з валом свердла виконує роль ударника, взаємодіючи з торцем штанги, причому вал свердла з'єднаний через шарикопідшипник з тяговим кільцем обертача, що має трубчастий шліцьовий шток, вставлений у шліцьову втулку, зовнішні зубці якої взаємодіють зі стопорними собачками храпового механізму, при цьому шліцьова втулка виконана неметалічною, має в перетині ^-подібну форму й стримується від поздовжнього переміщення з одного боку корпусом храпового механізму, а з іншого - стопорною шайбою, що закріплена в корпусі свердла, а патрон має шліцьове з'єднання з маховиком-ударником з деяким кутовим зазором. Це забезпечує стійкий режим роботи свердла, за наявності обертального і поздовжнього удару по хвостовику штанги й зменшує втрати енергоносія (рідини), таким чином підвищує коефіцієнт корисної дії всього пристрою вцілому. На кресленні схематично зображене модифіковане свердло ударно-імпульсного обертання: на Фіг.1 - загальний вигляд свердла з пневмоприводом; на Фіг.2 - переріз А-А ( переріз храпового механізму); на Фіг.3 - переріз Б-Б (переріз патрона); на Фіг.4 - варіант гідропривода (гідроциліндра) свердла. Модифіковане свердло ударно-імпульсного обертання включає корпус 1, гідроциліндр 2 або пнемоциліндр 3, храповий механізм 4, що містить храпові собачки 5, втулку шліцьову 6 і стопорну шайбу 7; перетворювач руху складається з валу 8, сполученого шарикопідшипником 9 з порожнистим шліцьоим штоком 10, з'єднаного з тяговим кільцем 11, яке з'єднане з опорним кільцем 12 відрізками сталевого каната 13, розташованими під деяким кутом. Опорне кільце 12 з'єднане з маховикомударником 14 за допомогою шпильок 15. Маховикударник 14, закріплений у корпусі 1 за допомогою радіально-упорного шарикопідшипника 16, має кінематичний зв'язок з патроном 17, який закріплений в корпусі 1 шарикопідшипником 18. Зовні патрон 17 має шліцьові виступи Фіг.3, які з'єднані зі шліцьовими виступами маховика ударника 14 з деяким кутовим зазором γ. В патрон 17 вставлена штанга 19, хвостовик якої має квадратний перетин, буртик якій спирається на корпус 1 через пружні прокладки 20 і шарикопідшипник 21. Пневмоциліндр 3 свердла містить корпус, поршень 22, з'єднаний з валом 8 свердла і повітророзподільник, який складається з рухомого золотника 23, пружини 24, плунжера 25, сідла 26 і втулки 27 (гідроциліндр 2 свердла містить корпус з поршнем 28 87580 4 шток може бути з'єднаним з валом 8 свердла і розподілювач, який складається з корпусу 29 й рухомого золотника 30, пружини 31, з'єднувальних шлангів, баку 32 для рідини та оливонасоса, який на Фіг. не показаний). Свердло працює таким чином. Стиснене повітря, надходячи через канали 33 й 34 під золотник 23, віджимає його вліво і по отворах в сідлі 26 проникає в поршневу порожнину пневмоциліндра 3 (у варіанті з гідроциліндром рідина під тиском надходить через розподілювач 29 (золотник 30 відтиснутий пружиною 31 - нижнє положення) у поршневу порожнину гідроциліндра 2) переміщує поршень 22 і вал 8 вправо, який діє на порожнистий шліцьовий шток 10, переміщуючи тягове кільце 11 вправо. При цьому тягове кільце 11 не прокручується, оскільки собачки 5 стопорять від обертання шліцьову втулку 6, по якій пересувається порожнистий шліцьовий шток 10. Тягове кільце 11, пересуваючись праворуч, деформує сталеві канати 13, які діють на опорне кільце 12 та маховик-ударник 14, викликаючи їх обертання на деякий кут. При цьому маховик-ударник 14, обертаючись, завдає крутного удару по патрону 17 через наявність кутового зазору у з'єднанні між ними. Далі обертальний імпульс стиснення передається через штангу 19 на породу, що руйнується лезом коронки. Одночасно вал 8 в кінці руху праворуч завдає поздовжнього удару по торцю штанги 19 і поздовжній імпульс стиснення, пробігаючи по штанзі, досягає леза коронки, занурюючи її в породу. Зміщення поршня 22 праворуч буде продовжуватися до моменту часу, коли його ліва кромка відкриє вікно 35 і 36. При цьому золотник 23 переміститься вправо під дією пружини 24 і різкого падіння тиску в поршневій порожнині, оскільки вона з'єднується з атмосферою( у разі гідро циліндра, коли ліва кромка поршня 28 відчинить вікно 36, при цьому рідина під тиском надійде під торець золотника 30 та перемістить його у верхнє положення, тим самим перекриє подавання тиску в поршневу порожнину гідроциліндра 2, з'єднавши її зі зливальною магістраллю). Оскільки сталеві канати 13 перетворювача руху були стиснуті, то за рахунок запасної потенційної енергії (пружної деформації), тягове кільце 11 з порожнистим шліцьовим штоком 10 і валом 8 будуть зміщуватися вліво. При цьому тягове кільце 11 і шліцьовий шток 10 здійснюють обертальний рух одночасно з поступальним (за рахунок випрямлення канатів 13), бо собачки 5 храпового механізму не будуть перешкоджати їх обертанню. Цей рух буде продовжуватися до моменту, коли поршень 22 натискуватиме на плунжер 25 і перемістить золотник 23 вліво, відкривши подачу стисненого повітря в пневмоциліндр (у разі гідроциліндра, коли правий буртик поршня 28 відчинить вікно 36, тоді тиск рідини під правим торцем золотника 30 впаде до нуля (оскільки з'єднається зі зливальним баком 32) і золотник переміститься вправо під дією пружини 31 і надлишкового тиску в порожнині розподілювача 29). Робочий цикл свердла буде повторюватися до припинення подавання енергоносія. 5 87580 Такий циклічний режим роботи свердла забезпечує імпульсне ударне обертання бура (штанги) і сколювання породи під дією імпульсного обертального впливу коронки з одночасним завданням поздовжнього удару. Відомо [1, 2], що опірність породи сколюванню σск менша в три рази опірності зсуву (зминання) σсд породи, що виникає при свердлінні шпурів серійними (загальновідомими) свердлами. Отже, модифіковане свердло ударноімпульсного обертання буде витрачати приблизно Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 6 в три рази менше енергії на буріння одиниці довжини шпуру в порівнянні з серійно застосовуваними свердлами. 1. Подерни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых работ. Уч. пособ, - 2-е изд. - М.; Недра, 1985 - 515с. 2. Козлов В.В. Проектирование горных машин. Основы проектирования. Уч. пособ. Алчевск: ДГМИ. 2000 - 143с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601